CN108731617B - 一种用于多边形球座细长组件的测量装置 - Google Patents

一种用于多边形球座细长组件的测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于多边形球座细长组件的测量装置。该装置包括垂直设在水平支撑座上的竖直支撑座，所述竖直支撑座上平行设有竖向导轨和光栅尺组件，在所述竖直支撑座上由上至下依次安装有可沿所述竖向导轨滑动的上测量滑台、上夹紧滑台、中间测量盘和下测量滑台，在所述水平支撑座上还设有平面位置可调的下固定座，所述下固定座上设有球面支撑座，其中，所述上夹紧滑台、所述中间测量盘和所述球面支撑座均有用于安装被测细长组件的同轴安装通孔，所述球面支撑座用于安装被测细长组件的球座，所述上夹紧滑台用于将所述细长组件的上部夹紧定位，所述上测量滑台、中间测量盘和所述下测量滑台均分别安装了对应不同测量部位的测量传感器。

Description

一种用于多边形球座细长组件的测量装置
技术领域
本发明涉及测量设备技术领域，特别是涉及一种用于多边形球座细长组件的测量装置。
背景技术
精确测量组件的尺寸和形状公差，一般会用到三坐标测量机。目前市面上常见的三坐标测量机，测量范围有一定的限制（一般是3m以内），针对被测组件的特殊外形结构，比如一些大尺寸细长部件的测量，尤其是测量类似于六边形球座等多边形结构球座的细长部件，若强行提高测量范围则会大大降低精度。
对于该类组件，还涉及到装卡方式的问题，传统的三坐标测量机采用横向测量，夹紧方式容易使组件变形，不能准确满足各项精度指标。此外，用传统的三坐标测量机不能满足多边形结构球座的细长大尺寸组件的测量要求。
因此，发明人发明了一种用于多边形球座细长组件的测量装置。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于多边形球座细长组件的测量装置，采用上端夹紧、下端球面定心的方式，将被测细长组件固定在测量装置的竖直方向上对不同部位进行测量，解决了现有测量装置不适用于测量多边形球座细长组件的问题。
本发明的实施例提出了一种用于多边形球座细长组件的测量装置，该装置包括垂直设在水平支撑座上的竖直支撑座，所述竖直支撑座上平行设有竖向导轨和光栅尺组件，在所述竖直支撑座上由上至下依次安装有可沿所述竖向导轨滑动的上测量滑台、上夹紧滑台、中间测量盘和下测量滑台，在所述水平支撑座上还设有平面位置可调的下固定座，所述下固定座上设有球面支撑座，其中，所述上夹紧滑台、所述中间测量盘和所述球面支撑座均有用于安装被测细长组件的同轴安装通孔，所述球面支撑座用于安装被测细长组件的球座，所述上夹紧滑台用于将所述细长组件的上部夹紧定位，所述上测量滑台、中间测量盘和所述下测量滑台均分别安装了对应不同测量部位的测量传感器。
在第一种可能的实现方式中，包括控制***，所述上测量滑台、所述上夹紧滑台、所述中间测量盘和所述下测量滑台均分别包括相应的安装架和导轨驱动机构，所述控制***连接各相应的所述导轨驱动机构，所述导轨驱动机构连接并能驱动各相应的所述安装架沿所述竖直支撑座上的所述竖向导轨滑动。
结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述上测量滑台的底部设有第一无杆气缸和第一圆跳动传感器，所述第一圆跳动传感器设在第一转接滑块上，所述第一转接滑块与所述第一无杆气缸滑动连接。
结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述上测量滑台还设有第一摆动气缸和第一高度测量传感器，所述第一摆动气缸的输出端连接第一摆动杆，所述第一摆动杆连接并能带动所述第一高度测量传感器摆动到所述被测细长组件的第一高度测量位置。
结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述下测量滑台的上部设有第二无杆气缸和第二圆跳动传感器，所述第二圆跳动传感器设在第二转接滑块上，所述第二转接滑块与所述第二无杆气缸滑动连接，所述下测量滑台还设有第二摆动气缸（和第二高度测量传感器，所述第二摆动气缸的输出端连接第二摆动杆，所述第二摆动杆连接并能带动所述第二高度测量传感器摆动到所述被测细长组件的第二高度测量位置。
结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述上夹紧滑台包括气动马达、机械卡盘、气滑环和第一转盘轴承，所述气动马达通过直角减速机连接并能驱动所述机械卡盘转动，所述气滑环的旋转部分分别连接所述机械卡盘和所述第一转盘轴承，所述第一转盘轴承安装在所述上夹紧滑台的安装架上。
结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述中间测量盘包括多边形的铝合金盘体和长度传感器，所述铝合金盘体的下端以所述安装通孔为中心，呈星状辐射沿径向方向安装有小导轨，所述铝合金盘体的上端与圆形气缸的一端铰接，所述圆形气缸的另一端与连接杆连接，所述长度传感器通过所述连接杆设在所述小导轨中可沿所述小导轨做伸缩运动。
结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述中间测量盘还包括在动力传递方向上连接的第一电机、行星减速机和伸缩支撑臂，所述伸缩支撑臂连接并能带动所述铝合金盘体移动，所述伸缩支撑臂上还安装了相互连接的线性模组和盒式光栅。
结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述下固定座包括在动力传递方向上连接的第二电机、第二减速传动机构和第二转盘轴承，所述第二转盘轴承通过转接板连接所述球面支撑座，在所述转接板的下方安装有气动卡盘，所述气动卡盘用于对被测细长组件的下端卡紧限位。
结合上述可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述第二减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机、小齿轮和大齿轮，在所述大齿轮的***安装了齿轮外罩，所述齿轮外罩上安装了XY标准器，所述XY标准器上设有用于调节在X向和Y向位置的标准器调节装置。
综上，本发明提供的一种用于多边形球座细长组件的测量装置，通过设置可沿竖向导轨滑动的各个测量滑台，采用上端夹紧、下端球面定心的竖向测量方式，使被测细长组件按照竖直的工作状态固定在测量装置上，通过各个测量传感器对被测组件的不同部位进行数据测量，采集的不同类型参数可以传输至控制***，计算出被测组件的各项尺寸和公差，从而实现多边形球座细长组件的精密测量，该装置可测量类似于正六边形球座的多边形球座细长组件的圆跳动、高度以及多边形结构的各边长、角距、偏心度、扭曲度和平面度等数据，该装置使用中运行平稳、测量精度高，操作简单，成本较低，适用于传统的三坐标测量机无法测量的类似于正六边形球座细长组件的测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种用于多边形球座细长组件的测量装置的总体结构示意图。
图2是本发明实施例的上测量滑台结构示意图。
图3是本发明实施例的下测量滑台结构示意图。
图4是本发明实施例的上夹紧滑台结构示意图。
图5是本发明实施例的中间测量盘上结构示意图。
图6是本发明实施例的中间测量盘下结构示意图。
图7是本发明实施例的下固定座结构示意图。
图中：
1-上测量滑台，11-第一转接滑块，12-第一圆跳动传感器，13-第一无杆气缸，14-第一高度测量传感器，15-第一摆动杆，16-第一摆动气缸，17-电机，18-减速机；
2-上夹紧滑台，21-第一转盘轴承，22-气动马达，23-减速机，24-机械卡盘，25-气滑环；
3-中间测量盘，31-铝合金盘体，32-长度传感器，33-小导轨，34-圆形气缸，35-连接杆，36-第一电机，37-行星减速机，38-伸缩支撑臂，39-线性模组，40-盒式光栅；
4-竖直支撑座；
5-下固定座，50-蜗轮蜗杆减速机；51-第二电机，52-气动卡盘， 53-第二转盘轴承，54-转接板，55-球面支撑座， 56-小齿轮，57-大齿轮，58-齿轮外罩，59-XY标准器，591-标准器调节装置；
6- 下测量滑台，61-第二转接滑块，62-第二圆跳动传感器，63-第二无杆气缸，64-第二高度测量传感器，65-第二摆动杆，66-第二摆动气缸；
7-水平支撑座；
8-控制***。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是本发明实施例的一种用于多边形球座细长组件的测量装置的总体结构示意图。如图1所示，本实施例以正六边形球座细长组件为例说明，该装置主要包括结构支撑部分、组件定位部分、测量滑台部分以及控制***8。其中，结构支撑部分由水平支撑座7和垂直设在水平支撑座7上的竖直支撑座4构成，竖直支撑座4上平行设有竖向导轨和光栅尺组件；组件定位部分由上夹紧滑台2和下固定座5构成；测量滑台部分包括上测量滑台1、中间测量盘3和和下测量滑台6。上测量滑台1、上夹紧滑台2、中间测量盘3和下测量滑台6由上至下依次安装在竖直支撑座4上，并且可以沿着竖直支撑座4上的竖向导轨滑动，平面位置可调节的下固定座5设在水平支撑座7上，高度处于下测量滑台6的上部，在下固定座5上还设有球面支撑座28。并且，上夹紧滑台2、中间测量盘3和球面支撑座28均具有用于安装被测细长组件的同轴安装通孔，球面支撑座28用于安装被测细长组件的多边形球座，上夹紧滑台2用于将细长组件的上部夹紧定位，上测量滑台1、中间测量盘3和下测量滑台6均分别安装了对应不同测量部位的测量传感器。
通过组件定位部分将被测细长组件的上部夹紧，下部的球座采用球面定心的方式，使被测细长组件按照竖直的工作状态固定在测量装置上，然后通过测量滑台部分的各个测量传感器对被测组件的不同部位进行数据测量，采集的不同类型参数可以传输至控制***，控制***根据预先设定的算法计算出被测组件的各项尺寸和公差，从而实现多边形球座细长组件的精密测量，该装置可测量类似于正六边形球座的多边形球座细长组件的圆跳动、高度以及多边形结构的各边长、角距、偏心度、扭曲度和平面度等数据，该装置使用中运行平稳、测量精度高，操作简单，成本较低，适用于传统的三坐标测量机无法测量的类似于正六边形球座细长组件的测量。
此外，上测量滑台1、上夹紧滑台2、中间测量盘3和下测量滑台6各部分均分别包括相应的安装架和导轨驱动机构，通过控制***8连接各相应的导轨驱动机构，导轨驱动机构连接并能驱动各相应的安装架沿竖直支撑座4上的竖向导轨滑动，具体地，导轨驱动机构可以包括电机和减速机，通过各部分的电机和减速机可独立驱动安装架上的滑台相对于竖向导轨滑动，四个滑台在高度方向的Z向运动在同一组导轨上，保证了相互之间的定位精度和运行精度的一致性，每个滑台安装各自的导轨驱动传动机构，使各部分的的运动相互独立，不受干扰。
图2是本发明实施例的上测量滑台结构示意图。
结合图1和图2所示，上测量滑台1包括安装架和在安装架上的导轨驱动机构（电机17和减速机18），上测量滑台1的底部设有第一无杆气缸13和第一圆跳动传感器12，第一圆跳动传感器12设在第一转接滑块11上，第一转接滑块11与第一无杆气缸13滑动连接。在上测量滑台1上还设有第一摆动气缸16和第一高度测量传感器14，其中，第一摆动气缸16的输出端连接第一摆动杆15，第一摆动杆15连接并能带动第一高度测量传感器14摆动到被测细长组件的第一高度测量位置。
图3是本发明实施例的下测量滑台结构示意图。
结合图1、图2和图3所示，与上测量滑台1相类似，下测量滑台6也包括安装架和在安装架上的导轨驱动机构（电机17和减速机18），在下测量滑台6的上部设有第二无杆气缸63和第二圆跳动传感器62，第二圆跳动传感器62设在第二转接滑块61上，第二转接滑块61与第二无杆气缸63滑动连接，下测量滑台6上还设有第二摆动气缸66和第二高度测量传感器64，第二摆动气缸66的输出端连接第二摆动杆65，第二摆动杆65连接并能带动第二高度测量传感器64摆动到被测细长组件的第二高度测量位置。
上测量滑台1和下测量滑台6上的圆跳动传感器均由各自的无杆气缸驱动，相应的连接滑块带动圆跳动传感器进行伸缩运动，使其伸出接触到被测细长组件的外周，从而进行圆跳动参数数据的测量采集，测量完成后再由无杆气缸驱动连接滑块带动圆跳动传感器收回。
类似地，在上测量滑台1和下测量滑台6上的高度测量传感器均由各自的摆动气缸驱动，相应的摆动杆带动高度测量传感器能够摆动到相应的待测位置，同时，上测量滑台1和下测量滑台6在竖直方向沿轨道Z向移动，可根据光栅尺数显得出被测细长组件的高度值。
图4是本发明实施例的上夹紧滑台结构示意图。
如图4所示，上夹紧滑台2包括气动马达22、机械卡盘24、气滑环25和第一转盘轴承21，气动马达22通过减速机23连接并能驱动机械卡盘24转动，机械卡盘24用于将被测细长组件的上部进行夹紧定位。气滑环25的旋转部分分别连接机械卡盘24和第一转盘轴承21，第一转盘轴承21安装在上夹紧滑台2的安装架上，安装架上设有驱动其沿竖向导轨滑动的导轨驱动机构（电机17和减速机18）。
图5是本发明实施例的中间测量盘上结构示意图。图6是本发明实施例的中间测量盘下结构示意图。
如图5和图6所示，中间测量盘3包括多边形的铝合金盘体31和长度传感器32，铝合金盘体31的下端以安装通孔为中心，呈星状辐射的沿径向方向安装有多个小导轨33，铝合金盘体31的上端与圆形气缸34的一端铰接，圆形气缸34的另一端与连接杆35连接，长度传感器32通过连接杆35设在小导轨33中可沿小导轨33做伸缩运动，长度传感器32可以包括对边测量的长度传感器和对角测量的长度传感器，两种传感器由两个气路进行控制，可相互独立测量，各个长度传感器能够随着被测组件截面尺寸调整位置。中间测量盘3也包括安装架和在安装架上的导轨驱动机构（电机17和减速机18）。
小导轨33可以是按照多边形铝合金盘体31的边进行相应布置，以六边形为例说明，可以是在大致垂直于六边形的每个边上，设置1~2组小导轨33，每组小导轨33上均有相应的圆形气缸34、连接杆35和长度传感器32，也就是说，在六边形铝合金盘体31上可以置6组或12组长度传感器32（可以包括对边测量的长度传感器和对角测量的长度传感器），以及各个长度传感器相应的驱动传动机构。本发明的技术原理不局限于六边形结构，也可以适用于五边形、八边形、十二边形等。
此外，中间测量盘3还包括在动力传递方向上依次连接的第一电机36、行星减速机37和伸缩支撑臂38，伸缩支撑臂38连接并能带动铝合金盘体31移动，伸缩支撑臂38上还安装了相互连接的线性模组39和盒式光栅40进行移动方向上长度的测量。通过伸缩支撑臂38的伸缩运动可以带动铝合金盘体31的整体移动，便于调整位置准确定位。
图7是本发明实施例的下固定座结构示意图。
如图7所示，下固定座5包括在动力传递方向上连接的第二电机51、第二减速传动机构和第二转盘轴承53，该第二转盘轴承53通过转接板54连接球面支撑座55，在转接板54的下方安装有气动卡盘56，气动卡盘56用于对被测细长组件的下端卡紧限位，有效减小了被测细长组件的跳动误差。
具体地，第二减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机50、小齿轮56和大齿轮57，在大齿轮57的***安装了齿轮外罩58，齿轮外罩58上安装了XY标准器59， XY标准器59上设有用于调节在X向和Y向位置的标准器调节装置591。通过标准器调节装置591（可采用调节螺钉）可以调节XY标准器59在平面上X向和Y向的位置，从而实现了下固定座5在平面位置的调节，使被测细长组件能够在保持竖直状态下进行测量，避免传统夹紧方式引起的过定位扭曲组件。
操作时，将被测细长组件先在本发明的测量装置上进行装夹定位，使被测细长组件的球座放置在下固定座5上，组件的球座与球面支撑座55通过球面配合定位，上夹紧滑台2沿Z向移动到相应高度位置，气动马达22驱动直角减速机23带动机械卡盘24旋转，固定在机械卡盘24上的球面支撑座55随之旋转，被测细长组件做旋转运动，此时通过圆跳动传感器可采集测量组件的圆跳动数据。
在进行组件高度测量时，通过上测量滑台1和下测量滑台6的驱动传动机构将高度测量传感器摆动到测量位置，之后，上测量滑台1和下测量滑台6进行Z向移动，可根据竖直支撑座4上的光栅尺组件获得组件的高度值。
综上，本发明的用于多边形球座细长组件的测量装置，通过设置可竖向滑动的各个测量滑台，采用上端夹紧、下端球面定心的竖向测量方式，加长了被测组件的Z向量程，移动各个测量滑台的传感器对被测组件的不同部位进行测量，能够用于针对类似于六边形球座的多边形球座细长组件的测量，本发明的装置运行平稳、高效，测量精度高，成本低，自动化程度高，拓宽了测量装置的应用范围。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，包括垂直设在水平支撑座(7)上的竖直支撑座(4)，所述竖直支撑座(4)上平行设有竖向导轨和光栅尺组件，在所述竖直支撑座(4)上由上至下依次安装有可沿所述竖向导轨滑动的上测量滑台(1)、上夹紧滑台(2)、中间测量盘(3)和下测量滑台(6)，在所述水平支撑座(7)上还设有平面位置可调的下固定座(5)，所述下固定座(5)上设有球面支撑座(55)，其中，所述上夹紧滑台(2)、所述中间测量盘(3)和所述球面支撑座(55)均有用于安装被测细长组件的同轴安装通孔，所述球面支撑座(55)用于安装被测细长组件的球座，所述上夹紧滑台(2)用于将所述细长组件的上部夹紧定位，所述上测量滑台(1)、中间测量盘(3)和所述下测量滑台(6)均分别安装了对应不同测量部位的测量传感器；所述中间测量盘(3)包括多边形的铝合金盘体(31)和长度传感器(32)，所述铝合金盘体(31)的下端以所述安装通孔为中心，呈星状辐射沿径向方向安装有小导轨(33)，所述铝合金盘体(31)的上端与圆形气缸(34)的一端铰接，所述圆形气缸(34)的另一端与连接杆(35)连接，所述长度传感器(32)通过所述连接杆(35)设在所述小导轨(33)中可沿所述小导轨(33)做伸缩运动。
2.根据权利要求1所述的用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，还包括控制***(8)，所述上测量滑台(1)、所述上夹紧滑台(2)、所述中间测量盘(3)和所述下测量滑台(6)均分别包括相应的安装架和导轨驱动机构，所述控制***(8)连接各相应的所述导轨驱动机构，所述导轨驱动机构连接并能驱动各相应的所述安装架沿所述竖直支撑座(4)上的所述竖向导轨滑动。
3.根据权利要求2所述的用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，所述上测量滑台(1)的底部设有第一无杆气缸(13)和第一圆跳动传感器(12)，所述第一圆跳动传感器(12)设在第一转接滑块(11)上，所述第一转接滑块(11)与所述第一无杆气缸(13)滑动连接。
4.根据权利要求3所述的用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，所述上测量滑台(1)还设有第一摆动气缸(16)和第一高度测量传感器(14)，所述第一摆动气缸(16)的输出端连接第一摆动杆(15)，所述第一摆动杆(15)连接并能带动所述第一高度测量传感器(14)摆动到所述被测细长组件的第一高度测量位置。
5.根据权利要求4所述的用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，所述下测量滑台(6)的上部设有第二无杆气缸(63)和第二圆跳动传感器(62)，所述第二圆跳动传感器(62)设在第二转接滑块(61)上，所述第二转接滑块(61)与所述第二无杆气缸(63)滑动连接，所述下测量滑台(6)还设有第二摆动气缸(66)和第二高度测量传感器(64)，所述第二摆动气缸(66)的输出端连接第二摆动杆(65)，所述第二摆动杆(65)连接并能带动所述第二高度测量传感器(64)摆动到所述被测细长组件的第二高度测量位置。
6.根据权利要求2所述的用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，所述上夹紧滑台(2)包括气动马达(22)、机械卡盘(24)、气滑环(25)和第一转盘轴承(21)，所述气动马达(22)通过直角减速机(23)连接并能驱动所述机械卡盘(24)转动，所述气滑环(25)的旋转部分分别连接所述机械卡盘(24)和所述第一转盘轴承(21)，所述第一转盘轴承(21)安装在所述上夹紧滑台(2)的安装架上。
7.根据权利要求6所述的用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，所述中间测量盘(3)还包括在动力传递方向上连接的第一电机(36)、行星减速机(37)和伸缩支撑臂(38)，所述伸缩支撑臂(38)连接并能带动所述铝合金盘体(31)移动，所述伸缩支撑臂(38)上还安装了相互连接的线性模组(39)和盒式光栅(40)。
8.根据权利要求1或2所述的用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，所述下固定座(5)包括在动力传递方向上连接的第二电机(51)、第二减速传动机构和第二转盘轴承(53)，所述第二转盘轴承(53)通过转接板(54)连接所述球面支撑座(55)，在所述转接板(54)的下方安装有气动卡盘(52)，所述气动卡盘(52)用于对被测细长组件的下端卡紧限位。
9.根据权利要求8所述的用于多边形球座细长组件的测量装置，其特征在于，所述第二减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机(50)、小齿轮(56)和大齿轮(57)，在所述大齿轮(57)的***安装了齿轮外罩(58)，所述齿轮外罩(58)上安装了XY标准器(59)，所述XY标准器(59)上设有用于调节在X向和Y向位置的标准器调节装置(591)。
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